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基于RNA的療法已經開發了30多年,第一種藥物(ONPATTROTM)于2018年被批準用于治療經甲狀腺激素介導的淀粉樣變性患者。然而,2019冠狀病毒疾病的流行已經推動了他們的焦點,以快速發展的基于mRNA的疫苗對SARS COV2病毒的現代和BioTeCe/Pfisher。這些疫苗已被證明是非常有效和安全的。該技術的一個關鍵部分是用于傳遞RNA的脂質納米粒(LNP)。RNA不能簡單地注射,因為它具有免疫原性,容易被酶降解,并且不被細胞吸收。為了克服這些問題,RNA被包裝在LNP中,在循環過程中保護它不被降解,允許它進入細胞,然后將內容物釋放到細胞質中,這樣RNA就可以被核糖體用來合成所需的蛋白質。
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制備LNP基本需要4種類型的脂質
可電離脂質:這是LNP(35-50%)的關鍵成分,有兩個主要作用:結合RNA和允許RNA在細胞中釋放。脂質的pKa是一個重要因素,因為脂質需要在LNP的低pH值下帶正電荷才能與RNA結合,但在中性pH值下不帶電荷,因此LNP不會引起毒性。許多研究小組合成并篩選了數百種脂質,以確定具有所需性質和效果的脂質。一些成功的候選者包括ALC-0315、cKK-E12、SM-102和Dlin-MC3-DMA。
聚乙二醇化脂質:加入少量PEG衍生脂質(0.5-3%),以增加體內循環半衰期。多年來,PEG脂質體也被用于脂質體藥物輸送系統中,從而產生所謂的“隱形”脂質體。此外,PEG脂質的百分比影響LNP的大小。示例包括ALC-0159、DSPE mPEG和DMG mPEG。
膽固醇:是一種結構上的“輔助”脂質,在LNP中占很大一部分(40-50%),可能通過促進膜融合和促進內體逃逸來提高療效。
中性磷脂:合成磷脂,如DSPC、DPPC和DOPE(~10%)也常用作LNP配方中的結構“輔助”脂質,以促進細胞結合。
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含有LNP的RNA
為了制造含有LNP的RNA,乙醇中的脂質和低pH緩沖液中的RNA在微流控混合器中快速混合。可電離的脂質被質子化,并開始結合和包裹RNA。pH值逐漸增加至7.4,乙醇被去除,完成LNP的形成(圖1)。與用于脂質體的傳統擠出相比,使用微流控混合的RNA包封效率相當高。LNP配方的特性,如粒徑、表面電荷、組織靶向性等,可根據LNP中脂質的類型和比例進行調整。

脂質納米粒(LNP)成分示例。由可電離脂質、聚乙二醇化脂質、膽固醇和輔助性磷脂組成的外層脂質外套包圍著包裹RNA貨物的可電離脂質核心。
注射LNP后,顆粒被內體中的細胞吸收。在內胚體成熟過程中,pH值降低,使可電離脂質質子化,導致內胚體破裂,將LNP釋放到細胞質中。細胞質的pH值越高,LNP就會解離,釋放RNA進行核糖體翻譯和蛋白質表達,從而產生所需的效果。
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References 參考文獻
1. Buschman MD, Carrasco, MJ, et al. (2021) “Nanomaterial Delivery Systems for mRNA Vaccines” Vaccines 9:65
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